1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 86
Текст из файла (страница 86)
В дрейфовую трубку напускали чистый кислород плп смеси кислорода с гелием и азотом прн давлениях в интервале от 0,1 до 500 л|уи ру, ст. Примеси гелия и азота служили для предотвращения эффектов диффузии. Это позволило снизить поле, вызы- |) Библиограф|по по прплипапшп в кислороде можно на|ни в раба'|ах 15, б, АЯ гллвл в 457 вающее дрейф, до очень малых значений.
Использование указанных примесей позволяло также определить, насколько эффективно атомы гелия и молекулы азота могут выполнять роль третьих частпц в процессе прилипания. При энергии ниже примерно 17 зв захват электронов молекулами кислорода может происходить либо путем радиационного прилипаиия, либо иа основе одного из двух безизлучательных процессов. В этих процессах (которые в опытах Чейнина и др. только и были сушестпецны) отрицательный ион образуется в промежутозноч неустойчивом состоянии. Этот промежуточный ион может либо испустить захваченный электрон путем автоотрыва, либо перейти в устоичивое состояние благодаря диссоциации или столкновению с третьей частицей.
Работы Крэггса, Торберна н Тозера [88, 89), Бучельииковой [92), Шульца [25[ и других выяснили важную роль диссоциативного прилипанпя к молекулам кислорода при энергиях электронов в несколько электроивольз. Порог этой реакции должен наблюдаться при энергии электронов, равной приблизительно 3,5 эв. В 1935 г. Блох и Бредбери [59) высказали мысль, что прилнпание электронов к кислороду при малых энергиях, близких к тепловым, может объясняться двуступепчатым процессом, в котором участвуют один электрон и две молекулы кислорода.
Согласно механизму Блоха — Бредбери, медленнь~й электрон сталкивается с молекулой кислорода, находящейся в основном колебательном состоянии (о=0), и образует отрицательный ион Оэ, которьш находится в первом возбужденном колебательном со стоянии (о=!) и в электронном состоянии 'Пя. Вторая стадия процесса прнлнпания заключается в снятии колебательного возбуждения иона при его столкновении с третьей частицей, Если поблизости имеется молекула кислорода, способная выполнить роль третьей частицы, то колебательная энергия отрицательного иона может быть передана ей в «резонаиснойв реакции. НоЧейнин, Фелпс и Бионди [46) показали, что механизм Блоха — Бред- бери следует видоизменить в том смысле, что образуемый иоп Ое первоначально находится в более высоком возбужденном колебательном состоянии, чем о=-1 '). Онп показали также, что роль третьей частицы для перевода образовавшегося в результате захвата электрона возбужденного иона Ое в основное состояние могут выполнять, помимо Оь также и другие атомы и молекулы.
') Необходимость такой модификации вьггеивет иэ болылей вслизииы сродства и электрону (0,44 эв) молекулы Оь недавна ивйлеииой в опытвл с еэлеитроииым облаком» Пека и Фелпсв 1451. Аивлиэ прплипаиия в кислороде также подтверждает твную величииу сродства и электрону 1134].
отгнцлтсльиые ионы Чейнпп и др. [4Ц ввели коэффициенты [) и К, характерна)ю~цие скорости р * реакций потери электронов за счет различных описанных механи змов прилнпания. Величина тп — полная частота прплипани я, определяемая всеми возможными механизмами, Коэффициент р характеризует скорость двухчастичных процессов типа и+Ой — Ое +/и е-! Ое- э О.
+ О+ 0 + Кинетическая энергия ~первый из этих пр * " - и юцессов здесь не играет существенной роли). Коэффициент К характеризует скоросзь трехчастнчных реакции типа с+ Ог (- Хзм 0 + Х+(Кинетическая энергия). П °, сли и, л(О ) и п(Х) — плотности электронов, мое части в лскул кислорода и третьих тел (выраженные в числе ц единице объема), скорость потерь электронов иа прилнпание дается уравнением (-"-). =- -"" ==-- — — — увив -- — бл (Оэ) 42с — К (Х) л (Х) и (Ое) лв.
и" /а Каждая реакция с участием двух частиц может быть охарактеризована эффективным сечением прилипания у„, которое связало с соответствующим коэффициентом (4 соотношением б == д„э =.— /и/,з. Вдесь о — относительная скорость сталкивающихся частиц, а усреднение проводится по энергетическому спектру электронов.
эга эксперимента не позволяет непосредственс овремениая техш с, ио измерять ми, и. °, р илп К. Вместо этого измеряется а, коэффициент ирилнпания на единице длины пути дрейфа электрона, дрейфующего через г "ф ерез газ под действием электрического поля (см. 9' 5, и. еа», 4, настоящей главы), 11а фиг. 8.7.1 представлены данные Чейиина и др.
о величине иоэффшщента прплипан1я <с ф липанвя а в чщсзом кислороде прп температуре 300'К. 1-1а графике отложена величина а/р, что позволяст выявить зависимость и 1мость прплипаиия от давления. По оси абсцисс отложена величина,р, я . ппа Е'р, являющаяся мерой средней энергии электронов электронног э ектронного облака. При малых значениях Е/р (Е/ <3 / ° м рт. ст., что соответствует средней энергниэлектропов менее 1 эв) а/р пропорционально давлению, и здесь явно 458 гп онцлтв чы !ыс НОНЫ глава а !О 10 е о с ало л о,о! ооо! оо! оот о! ол !а Еур, и/слг илрто сю О 1 2 3 4 5 б 7 Е/р, в/си-лглг рпг. соь преобладают трехчастичные механизмы прнлнпанпя. Прп больших Е/р величина ст/р не зависит от р, что указывает на двух- частичный характер прилппания. На фиг.
8.7.2 проводится сравнение этих результатов с данными других авторов. Посколыту другие авторы не знали о трехчастичном характере процесса Фиг. 8.7д. Эпсиерииентальиыс вавиые о величине тт1р в и!стон Оэ ирв 300' к [468 Иэ того, что значения о р, сноха етстауюгпне раэлнчнь!м лаяленням нан Е р: 3 а с н ° м я ргл сю. соасалают, саелует, что и прлмо пропорпноналюю р. Прн мееьнпгх Егр не заансягпеа от лзнлеянп ее!чиннов является о'ри захвата при Е/р<З в/сл л!л рт. сг., нпзкоэнергетическим участкам их кривых не следует доверять, нбо здесь результаты измерений занисят от давления, прп котором проводился тот пли иной эксперимент. Трех- и двухчастнчный коэффициенты прплнпанпя /[ и можно выразить как функции средней энергии электронов, если пересчитать значении Е/р в величину средней энержш электронов. Такой пересчет можно произвести на основе кривых, приводимых в статье Чейппна, Фелпса и Биопдп [481 На фиг.
8.7.3 двухчастичные коэффициенты Чейнпна п др. сравниваются с величинами, вычисленными из сечений, измеРенных в экспериментах с пучком Крэггсоы, Торберном и Тозером [88] с поправками, введенными Бучельниковой [92] н Шульцем [28]. Поскольку данные экспериментов с пучкамп относятся к электронам с малым азбросоь! Р энергии, необходимо усреднить эти данные по энер. м аспределению электронов в опытах с электро! !ным геы!ческому распре,, облаком.
Делается допущение, что истинное распред . - р- е еленпе энегий электронов в пос лсдпем случае является чем-то промежуточпь!и между рас р пределением Максвелла и распределением Дрговестейна. оро! Х пее согласие между результатами опытов Ф и г. 8,72. Сравнение иоаффиииоитов ирилииаиия ио ааииыч различных авторов [46Р . а.т.н, Зашт нхонанз осласть значснн ,р и Е < а а'сл м,а ргл, с л., тле, согласно ланнмч фнг. р еелнчнна о!р изменяется прн изменении лзеленея. с «электрси1ным О ° ' облакомэ и усредненпь!мп данными экспериментов с пучками позволяет искгпочнть механизм прилипания, пре.ложенный Бредберп [бб] для этой области энергий.
Редбери предположил, что прплипание при /р> / ° р . обусловлено снижением эперп!и электронов за счет неупругнх ений с молекулами кислорода, сопровождающимся захватом замедленных электронов на основе м панпя, характерного для самых малых энергий. На фиг. 8.7.4 указаны значения коэффициента, характернрость протекания трехчастичных процессов, по данным Чейнина, Фелпса и Биондн [4б], полученным в результате измерений на кислороде и смесях кислорода с гелием. а 1 461 ОтРиидтттль71ыг иОны 7П -! Рд , 7О™ ь чх Рд ~з 7П Я' о арды Несил; ' Г лло- ойг / 7П-гл а 7,П Р,О З,О 4.а Средггяя энвряиятигеко;Ронге эа фвг. 8.7.8. Сравнение различных лапных о йоэффвдненге чвухчастнчного нрнлнвлннв Р для О,.
Крунскамв показаны результаты опытов с злснтронныл ойлаком» ллн т"ухгстнчного првлнпапня в чнстол~ О, прн ахв к. гптрвховой лвснгй показам значенг» коьффнцнс. гз прнлнпання, вычнслс|юйе оо званым овытон с пучкамн в лопущсння знергетнч снк:го р.спреле. лепна влеьгровов по закону Ыакспелла, «лрнх-пуннтнроч — в аоп. шю ан рас р* закону Дрюяестейв сч; 7.0 Грей З-:тиса ., 'Р .«:,: Ф н г.
8.7ги Кривые зависимости коэффнцнента трехчастнчного врнлппаннн К в кислороде от средней эверган электронов врн теа|г~ера~у77е гала 77 Зьйу К. фнг. 8.7.5 указана отисгситель77ая эффективность сгабилизации прилипаиия атомами гелия, азота и кислорода, играгопйийти роль .йретьйгх частгсц, Гелий и интервале температур от 300 до 77'К 70 эл ДП7 0,1 7,0 Средняя энергия эленптроггоа, эа Ф н г. 8.7.5.
Стаовлнзтгруптггйее действие Оп Хя н Не ври трехчастнчном прнлнванвн электронов к О,. Пувктнрные крпвме относятся к температуре 77'К, а спасенные — к температуре ЗЖ'К. примерно в !00 раз менее эффективен, чем кислород. Азот при температуре 300'К занимает промежуточпое положение по эффективности между гелием и кислородом. Ценные данные относительно образования отрицательных ионов и молекулярном кислороде можно получить также нз ГЛАВА и экспериментов с пучком, о которых уже говорилось выше. Результаты исследования реакции в+ 02 — ь О+- О Крэггсом, Торберпом и Тозером (88], а также Шульцем 125] представлены на фпг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
